初探有線電視網絡的WiFi覆蓋

王偉忠吳頌濤

（作者單位：1.廣州市增城區廣播電視臺；2.廣州珠江數碼集團有限公司）

?

初探有線電視網絡的WiFi覆蓋

王偉忠1吳頌濤2

（作者單位：1.廣州市增城區廣播電視臺；2.廣州珠江數碼集團有限公司）

摘 要：當今通信技術發展已改變了人與人之間的溝通習慣和生活方式，無線通信技術更是這次變革中的佼佼者。在以業務服務為中心的經營理念下，傳統有線固定位置的互聯網絡方式已不能滿足用戶對網絡的要求，國內很多有線電視運營商利用CMTS+CM的方式積累了多年雙向網絡運營的經驗，在借鑒移動通信和結合有線電視雙向網絡的特點，廣播電視網絡運營商在自己的雙向網絡中組建創建新一代廣播電視WiFi網絡平臺來開拓新業務更是目前運營商值得思考的問題。本文通過對無線技術的分析，描述廣播電視網絡組建WiFi網絡的可行性和系統架構中的問題。

關鍵詞：WiFi；有線電視

1 前言

人們對移動數據通信的需求與日俱增，智能手機、平板電腦和筆記本電腦數量呈爆炸式增長，毋庸置疑，移動數據義務的大幕已經拉開，用戶攜帶能上網的終端在社區內和社區周圍活動，移動數據服務成為了剛性需求。在傳統的廣電網絡中使用Cable-WiFi可以基于DOCSIS HFC網絡在全網部署，也可以靈活部署在任何HFC網絡和DOCSIS覆蓋的網絡范圍內，相對傳統移動運營商的蜂窩網絡提供無線服務，廣電運營商可以更快并且以更少投入拓展無線數據業務。在一些已實施了廣電網純IP改造網絡的小區也可以直接使用AP方式提供WiFi服務。因此，有線電視網絡運營商利用現有的雙向網絡實施WiFi的無線接入有很好的網絡基礎，升級后的網絡能滿足用戶對移動數據通信日益增長的需求。

中國移動和中國聯通使用的2G、3G 和4G網絡都是要經過國家審批的網絡，而目前2.4G-WiFi和將來5G-WiFi都是不需要另外申請的無線通信網絡。市場上在售的移動終端產品都能支持WiFi功能，屬于標準配置，但移動電信手機網絡就不一定都支持4G業務，電信運營商還花費很大力度讓用戶終端升級到4G，而WiFi終端不需要。廣電運營商在推展寬帶網絡時往往也把WiFi設備也布置到用戶家，一張無形的無線網絡已經存在，只是沒有把這些WiFi AP進行統一管理，綜上所述，廣電網絡發展WiFi網絡有很大的潛在客戶群體和網絡基礎。

2 有線電視WiFi網絡建設

WiFi網絡的建設應能訪問廣電運營商的內部網絡和網外Internet資源，滿足用戶對數據的需求，獲得高速和高質量上網的體驗。

2.1 網絡架構

有線電視WiFi網絡架構，架構主要分為3層：用戶終端、網絡傳輸層和內容資源。網絡傳輸分核心路由和接入網傳輸，接入網傳輸有二種網絡，基于HFC網絡的CMTS接入技術。CM（Cable Modem）接入系統是基于DOCSIS標準來設計的，系統主要由前端設備CMTS和Cable Modem組成。CMTS是作為前端路由器、交換集線器與CATV網絡之間的連接設備，而CM是通過CMTS與廣域網（Internet）實現連接。基于PON該模式采用以太網技術利用廣電域網豐富的光纖資源新建一張IP城域接入網來傳送數字電視業務和寬帶互動業務，PON OLT端設備設置于前端機房/分中心，采用下行波分/上行時分多址復用技術在單芯廣纖上傳送數字電視業務和數據業務；用戶端采用PON ONU和樓道交換機直接用5類雙絞線到WiFi AP接入點，同時向用戶提供數字電視和數據上網業務。

2.2 移動終端接入WiFi區域間的漫游

用戶能自動接入到不同的CM＋WiFi。網內具備有很多的AP接入，使用相同的SSID為用戶提供接入服務，此時，用戶端是有可能在移動使用WiFi，WiFi覆蓋有一定的范圍，當超過該范圍時，移動終端會自動接入到下一個WiFi接入點接續使用運營商提供的服務。

圖1 2.4GHz WiFi信道

2.3 建立CM管理系統

野外CM+WiFi和家庭WiFi相結合，可以利用在網CM降低網絡建設成本，實現可控的CM+WiFi組網，實現可控的WiFi傳輸信道，實時調整區域內的RF信號強度避免相互干擾。WiFi技術是一種低成本的無線近距離接入解決方案，WiFi的標準組織是IEEE802.11工作組，技術已經歷了10多年的發展，標準從早期的802.11a到現在一直在衍生，802.11n是目前常用的標準，幾乎所有的無線終端都支持該標準。常用WiFi標準之間的技術指標，其中，包括傳輸率、工作頻段、頻道數和調制技術，應用最廣泛的是802.11n傳輸的帶寬。如圖1所示，2.4 GHz WiFi傳輸信道，11個信道在2.4 GHz中的分布，通過網管根據動態調整AP的信道，可以避免使用相同信道。

表1 天線發射的方向性和信號衰減

表2 天線增益和輻射形狀

2.4 用戶通過統一的SSID登錄，完善防盜用機制

SSID是根據802.11定義的無線局域網名稱的標識，同時也是運營商為用戶提供用戶終端接入網絡的標識。實際上，一個物理網絡可以有多個虛擬SSID接入，每個SSID也可以有不同的安全設置和網絡設置。因為SSID是一個無線接入點，希望用戶能訪問它，所以AP發布把SSID信息廣播，為安全需要通常采用網絡配置方式對無線身份驗證和數據加密。

2.5 用戶QOS的保證

在網內應支持QOS保障服務質量，實時視頻和語音服務對網絡延時和抖動十分敏感，目前的App應用中大部分都采用了終端緩沖技術，對網絡的實時性依賴不明顯，可以通過下載的方式來處理這類業務。

2.6 合理選擇發射天線

無線天線發射的范圍特性，無線電波的發送是三維的，電波輻射主要使用全向天線和定向天線兩種方式，如表1所示，天線發射的方向性和信號衰減，當使用全向天線使，信號是一個水平平均的信號載體，電波束類似一個大的環形球體，定向天線呈現的是一個具有方向性的扇形信號載體，具備球體形狀的氣體，電波束有點像苗條的氣球。信號的強度從中心區域最強到周邊不斷衰減。所有的天線在自由空間各個方向都能輻射，但在實際網絡建設中需要考慮一定方向的輻射，同時也要考慮信號反射和其他影響電波束的因素。全向天線通常會采用14o垂直覆蓋，而定向天線則會采用60o垂直覆蓋。天線的元件可以由任何導電材料做成，尺寸通常和采用的頻率相關，通常是1/2或1/4波長天線。天線的改變也會影響到信號輻射方向圖形狀，表2列出了常用天線信號輻射的形狀，低增益天線有一個較短距離和更高的輻射區域，高增益天線則是比較平坦和較遠距離的輻射區域。

2.7 數據安全

WiFi是通過無線來傳輸的，這樣的方式可以被惡意者捕獲，并對正常用戶造成損害，很多用戶會受到網絡中黑客的攻擊，所以建立安全機制管理WiFi設備的接入十分必要，惡意接入任何鏈接到AP的移動設備都需要在網絡管理員的管理下接入，數據傳輸必須要按照802.11協議強制執行如TKIP/RC4、CCMP/AES的動態加密，認證密碼需要采用20個或更多字符的WPA/WPA2密碼。

3 結語

移動數據通信使用方便快捷，用戶量日益增多，擁有廣大的市場和業務前景。在有線網絡上組建無線網絡既有天然優勢，也存在一些問題。因此，在面對苛刻的復雜應用時，要建立先進的組播功能，優先級用戶排隊管理、速率、聚合凝聚和延遲感知的損失補償等方法，提高吞吐量，降低丟包率、時延和時延抖動，進一步提高移動用戶體驗，使傳統的廣播電視實現網絡化發展。

參考文獻：

[1]馬宇飛,楊瑞峰,張奧揚.利用路燈桿實現熱區WiFi網絡部署的設計[M].電視技術,2013（9）.

[2]叢靜.優化WIFI網絡的問題研究[M].決策與信息（下旬刊）,2015（5）.

[3]胡林和.WIFI技術的發展及應用安全[M].電子制作,2015（4）.